Szerkesztő:Csapi

UASB reaktor-Anaerob szennyvíztisztítás

Az UASB reaktort szennyvíztisztításra fejlesztették ki. A szennyvíz bevezetése a reaktor alján történik, a keverést a felfelé áramló termelődő biogáz hozza létre, biztosítva ezzel a nagyhatású érintkezést. A tisztított szennyvíz és a biogáz a reaktor tetején távozik. A reaktor fontos része a háromfázis-szeparátor, mely gyűjti és kivezeti a termelt biogázt, csillapítja a turbulenciát, elősegíti a részecskék ülepedését/flokkulációját és megelőzi a lebegő részecskék kimosását.

Világszerte egyre inkább fokozódik az érdeklődés az anaerob szennyvízkezelés (anaerobic waste-water treatment, továbbiakban AWWT) és az energiatermelő lebontás iránt. Ez a technológia számos előnyének tudható be és szinte elenyésző hátrány miatt. A következő felsorolás az AWWT előnyeit és hátrányait ismerteti. Előnyök: 1. Csekély iszapképződés 2. Kis tápanyagigény 3. Levegőztetési energiára nincs szükség 4. Metántermelés 5. Az eljárás nagy terhelésekkel is megbirkózik 6. Az anaerob iszap hónapokig tárolható komolyabb károsodás nélkül 7. Az értékes vegyületek (pl.: ammónia) konzerválódnak és szükség esetén igen hasznosak lehetnek Hátrányok: 1. Az anaerob baktériumok (különösen a metanogének) igen érzékenyek számos vegyület gátló hatására 2. A folyamat beindítása lassú, ha megfelelő (indító) iszap nem áll rendelkezésre 3. Az anaerob kezelést egy megfelelő utókezelés követi a visszamaradó BOD, ammónia és szaganyagok eltávolítása érdekében 4. A gyakorlati tapasztalat egyelőre kevés, bár gyorsan gyarapszik

UASB technológia

Az UASB eljárás a leggyakrabban alkalmazott gyakorlati nagyteljesítményű AWWT rendszer. Az üzembe helyezett telepek száma meghaladja az ötvenet. Az UASB üzemben a következő követelményeknek kell eleget tenni: - A biogáz, a folyadék és az iszap hatékony elválasztása. - Az anaerob iszapot könnyen ülepedő, lehetőleg granuláris formába kell hozni. - A nyers szennyvizet lehetőleg a reaktor alja fölött kell bevezetni.

Az UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) reaktortípus lényege, hogy az alulról felfelé áramló kezelendő szennyvíz az aktív biomasszát lebegésben tartja. Tulajdonképpen átmenet a kontakt és a rögzített biofilmes reaktorok között. A biomassza (iszap) 1-5 mm átmérőjű, igen gyorsan és jól ülepedő pelyhek alakjában van jelen. Bár ezek kialakítása körülményes és inkább „művészet” mint „tudomány”, de ha már létrejöttek, a reaktor meglepően nagy terhelést képes elviselni. A képződő gáz elválasztására, illetve az iszappelyhek felszínére tapadt metánbuborékok leválasztására a reaktor felső harmadában ferdén elhelyezett gáz- folyadék-iszap szeparátor lemezek szolgálnak. Nyomjelző vegyületek felhasználásával kimutatták, hogy az iszapágyban a csatornaképződés („channeling”) elhanyagolható és a reaktoron belül az áramlás dugószerű. A jelenleg ipari méretekben már üzemelő UASB rendszerű berendezések legjobban az élelmiszeripari (szeszgyárak) és mezőgazdasági szennyvizek kezelésében váltak be. Az UASB reaktorokban az anaerob baktériumok egymással és az inert iszaprészecskékkel összetapadva makroszkopikus (0,5-3,0 mm átmérőjű) szemcséket, granulumokat alkotnak. Ez a speciális iszapszerkezet nem elengedhetetlen a rendszer működése szempontjából, azonban kiváló ülepedési tulajdonsága és metanogén aktivitása jelentősen növelheti a reaktor terhelhetőségét és hatásfokát. Működés közben az UASB reaktorban jellegzetes lebegőanyag-profil alakul ki. A nagyobb mikroba-aggregátumok, mivel fajlagos felületük lecsökken, a Stockes-törvény értelmében gyorsabban ülepednek, így a reaktor alsó részében helyezkednek el. Ezt a nagy sűrűségű, élesen elhatárolódó tartományt nevezzük iszapágynak, itt játszódik le a szerves anyagok majd 80 %-nak lebontása. E fölött elhelyezkedő, „fiatalabb”, kis aggregátumokat magába foglaló rész az úgynevezett iszapfüggöny, amelyet a folyadékáramlás és a felszálló gázbuborékok tartanak lebegésben. A megfelelő áramlási sebesség biztosítására gyakran recirkuláció szükséges.

Az UASB eljárás hatékonyságát reaktorban kialakuló granulált iszap biztosítja, amely hozzájárul a magas iszapkoncentráció fenntartásához. A legtöbb nagy terhelésű reaktorban valamilyen töltőanyag, vagy hordozóanyag biztosítja a baktériumok felületi megkötését. Az UASB eljárás nem igényli semmilyen hordozóanyag alkalmazását, adagolását. Ennél az eljárásnál a baktériumok egymáshoz kapcsolódása, valamint a szennyvízben található inert anyagokhoz tapadása biztosítja a granulációját. A granulációs folyamatot a reaktorban kialakított szelekciós hatás biztosítja. A reaktorok beüzemelése kezdetén az acidogén, acetogén és metanogén baktériumok egyaránt megtalálhatók az egymáshoz tapadt és a diszpergált biomasszában. A fokozatosan növekvő szelekció hatására – mely a felületi terhelés növelésével emelhető – a könnyű, nehezen ülepedő flokkulált iszappelyhek kimosódnak a reaktorból, még a nehezebb aggregátumok a reaktorban maradnak. A szelekció az ülepedőképességben található különbségeken alapszik. A szelekciós hatás részben a felületi terhelésből, részben a gáztermelés felhajtó hatásából származik. A felületi terhelés a beüzemelés kezdetén 0,1 – 1,0 m3/d, amely később 30 – 50 m3/d -ra növelhető. A nehezebb granulátumok a reaktor alján koncentrálódnak, amíg a könnyebb, kevésbé tömör iszaprészek a felsőbb rétegekben. Az alsó szennyvízbevezetés miatt – a nagyobb szubsztrátkoncentráció eredményeként – a baktériumnövekedés is a reaktor alsó részére koncentrálódik. Így egyre több aktív iszap lesz jelen nehezebb granulátumok formájában.

Gáz-szilárdanyag szeparátorok (gas-sdids separators)

A rendszerben lévő iszap természetétől függetlenül lényeges, hogy a reaktor felső részébe egy gáz-szilárdanyag szeparátor (továbbiakban GSS) berendezést helyezzenek el (XXX. ábra). E berendezés első és legfontosabb feladata a gáz lehető leghatékonyabb elválasztása a kevert folyadéktól. A funkció következtében egy ülepedési zóna alakul ki a reaktor felső részében. A GSS beszerelése még akkor is szüksége van, ha a reaktor jól ülepedő iszaptípussal van megtöltve (pl.: granuláris iszap esetében). Különösen nagy terhelések esetén az iszap jelentős része rediszpergálódik az iszapágyazat feletti folyadékban, mivel: - az iszapágyazatban zajló erős gázképződés jelentős turbulenciát okoz és - a kapcsolódó vagy bezárt gázbuborékok miatt az iszapaggregátumok egyre inkább flotálnak. A terheletlen rendszerekben 40 m/h sebességgel ülepedő iszapgranulák nagy iszapterheléseknél lebeghetnek. Ilyen erősen megterhelt rendszerekben az iszapaggregátumok megőrzése érdekében speciálisan tervezett GSS eszközre van szükség. A GSS rendszerint igen egyszerű berendezés. Az iszapágyazat ülepítőrészébe való kiterjedése nem tekinthető károsnak.

A gáz-szilárdanyag szeparátor (GSS) fő feladata: 1. A biogáz elválasztása a kevert folyadéktól és a lebegő iszaprészecskéktől. 2. A diszpergált iszaprészecskék, pelyhek elválasztása ülepítéssel, flokkulálással és/vagy iszapágyazatban való megkötéssel, ha van ilyen az ülepítő egységben. 3. Az elválasztott iszap (pl.: nagy aggregátumok) visszacsúsztatása az emésztőegységbe. 4. Az iszapágyazat jelentős kiterjedésének visszaszorítása.